Úvod
Promethium (Pm) je radioaktivní chemický prvek s protonovým číslem 61. Patří do skupiny lantanoidů, kovů vzácných zemin. V přírodě se téměř nevyskytuje, jelikož všechny jeho izotopy jsou nestabilní a rychle se rozpadají. Vzniká jen ve stopových množstvích při štěpení uranu. Hlavním zdrojem promethia je proto umělá výroba jako vedlejší produkt v jaderných reaktorech. Jako kov má pravděpodobně stříbřitý vzhled, ale jeho soli díky silné radioaktivitě ve tmě samy světélkují modrozeleně. Využívá se například ve speciálních bateriích nebo jako zdroj beta záření.
Vlastnosti
Promethium, chemická značka Pm a protonové číslo 61, je radioaktivní kovový prvek patřící do skupiny lanthanoidů. Vyznačuje se stříbřitě bílým vzhledem a je unikátní tím, že všechny jeho izotopy jsou nestabilní. Nejstabilnějším izotopem je promethium-145 s poločasem rozpadu přibližně 17,7 let. Díky své intenzivní beta radioaktivitě samovolně emituje ve tmě charakteristické modrozelené světlo. Chemicky je velmi reaktivní, podobně jako ostatní prvky vzácných zemin, a ve sloučeninách nejčastěji zaujímá oxidační stav +3. Jeho hustota činí 7,26 g/cm³ a taje při teplotě 1042 °C.
Vznik názvu
Název prvku je odvozen od Prométhea, titána z řecké mytologie. Ten podle pověsti ukradl bohům oheň a dal ho lidem. Objevitelé prvku, získaného z produktů jaderného reaktoru, viděli paralelu v dramatickém způsobu, jakým lidstvo získalo a snažilo se ovládnout sílu jaderné energie.
Objev
Existenci prvku s protonovým číslem 61 teoreticky předpověděl český chemik Bohuslav Brauner již v roce 1902 na základě mezery mezi neodymem a samariem. Následovalo několik neúspěšných pokusů o jeho izolaci, které vedly k chybným ohlášením objevu. Definitivní potvrzení přišlo až v roce 1945 zásluhou Jacoba A. Marinského, Lawrence E. Glendenninga a Charlese D. Coryella v americké laboratoři v Oak Ridge. Úspěšně jej izolovali jako produkt štěpení uranu z jaderného reaktoru. Jméno bylo navrženo podle řeckého titána Prométhea, symbolizujícího jak dar, tak i nebezpečí jaderné síly.
Výskyt v přírodě
Promethium se v zemské kůře přirozeně prakticky vůbec nevyskytuje. Všechny jeho izotopy mají příliš krátké poločasy rozpadu na to, aby přežily od vzniku Země. Pouze stopová množství mohou dočasně vznikat při samovolném štěpení uranu v uranových rudách, například ve smolinci, ale tyto koncentrace jsou tak nepatrné, že jejich těžba je zcela neekonomická. Prakticky veškeré dostupné promethium je proto vyráběno uměle. Hlavním zdrojem je zpracování vyhořelého jaderného paliva z reaktorů, kde vzniká jako štěpný produkt. Izotop promethium-147 se získává pomocí iontoměničové chromatografie.
Využití
V přírodě se promethium prakticky nevyskytuje, pouze ve stopových množstvích v uranových rudách jako produkt spontánního štěpení. Jeho hlavní využití je umělé a plyne z radioaktivity izotopu promethium-147. Tento izotop emituje beta záření, které se využívá v atomových bateriích s dlouhou životností, například pro kardiostimulátory nebo v kosmických sondách. Další významnou aplikací jsou luminiscenční barvy, kde beta částice budí k záření luminofor, což se používalo na cifernících hodinek jako bezpečnější náhrada za radium. V průmyslu slouží jako zdroj záření v zařízeních pro měření tloušťky tenkých materiálů, jako je papír.
Sloučeniny
Vzhledem k extrémní vzácnosti a nestabilitě promethia v přírodě neexistují žádné jeho přírodní sloučeniny. Všechny sloučeniny jsou vyrobeny uměle v laboratořích a jsou radioaktivní. Promethium nejčastěji tvoří trojmocné sloučeniny, podobně jako ostatní lanthanoidy. Mezi nejběžnější patří chlorid promethitý (PmCl₃), což je nažloutlá krystalická látka, a oxid promethitý (Pm₂O₃), který má růžovou až fialovou barvu. Dále existují dusičnan nebo hydroxid. Tyto látky nemají samy o sobě specifické využití, spíše slouží jako chemická forma pro manipulaci s radioaktivním prvkem při výzkumu nebo výrobě zdrojů záření.
Zajímavosti
Promethium je jedním z pouhých dvou prvků s protonovým číslem nižším než 82 (olovo), které nemají žádný stabilní izotop; tím druhým je technecium. Díky své vysoké radioaktivitě jeho koncentrované soli ve tmě samy o sobě světélkují, obvykle bledě modrým nebo nazelenalým světlem. Toto světélkování je způsobeno excitací okolních molekul intenzivním beta zářením. Veškeré dostupné promethium na Zemi je vyrobeno uměle jako vedlejší produkt štěpení uranu v jaderných reaktorech. Z tohoto důvodu je extrémně vzácné a celkové množství v zemské kůře se odhaduje na méně než jeden kilogram.
